JP2022049599A - 通信システム、デバイス及び通信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】一つの実施形態は、パケットを適切に転送できる通信システム、デバイス、及び通信方法を提供することを目的とする。【解決手段】一つの実施形態によれば、コントローラと複数のデバイスと通信路とを有する通信システムが提供される。通信路は、コントローラ及び複数のデバイスがリング状に接続されている。通信路は、差動シリアル信号のパケットを伝送可能である。通信路で時間的に連続して伝送されるパケットでありデバイスの通信能力と通信路の通信容量とに応じて決まる個数のパケットは、通信フレームとしてグループ化される。デバイスは、単位時間当たりの送信量をモニターする。デバイスは、モニターされた量が閾値を超える場合、受信した通信フレームに含まれるパケットに対するデータの挿入が不可である。デバイスは、モニターされた量が閾値以下である場合、受信した通信フレームに含まれるパケットに対するデータの挿入が可能である。【選択図】図２

Description

本実施形態は、通信システム、デバイス及び通信方法に関する。
コントローラと複数のデバイスとを有する通信システムでは、コントローラと複数のデバイスとが通信路を介してパケットを転送する。このとき、パケットを適切に転送することが望まれる。
国際公開第２０１１／０３７１６８号 特開２００９－２３９６５６号公報 特開２０１４－５９８８３号公報
一つの実施形態は、パケットを適切に転送できる通信システム、デバイス、及び通信方法を提供することを目的とする。
一つの実施形態によれば、コントローラと複数のデバイスと通信路とを有する通信システムが提供される。通信路は、コントローラ及び複数のデバイスがリング状に接続されている。通信路は、差動シリアル信号のパケットを伝送可能である。通信路で時間的に連続して伝送されるパケットでありデバイスの通信能力と通信路の通信容量とに応じて決まる個数のパケットは、通信フレームとしてグループ化される。デバイスは、単位時間当たりの送信量をモニターする。デバイスは、モニターされた量が閾値を超える場合、受信した通信フレームに含まれるパケットに対するデータの挿入が不可である。デバイスは、モニターされた量が閾値以下である場合、受信した通信フレームに含まれるパケットに対するデータの挿入が可能である。
図１は、第１の実施形態にかかる通信システムの構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態にかかる通信システムの構成及び動作を示す図である。 図３は、第１の実施形態における各パケットの構成を示す図である。 図４は、第１の実施形態におけるデバイスから見て時系列的に変化する通信フレームを示す図である。 図５は、第１の実施形態における複数のデバイスを経由してコントローラへ伝送される通信フレームを示す図である。 図６は、第２の実施形態における通信システムの構成及び動作を示す図である。 図７は、第２の実施形態における通信システムの構成及び動作を示す図である。 図８は、第３の実施形態における通信システムの構成及び動作を示す図である。 図９は、第３の実施形態における通信システムの動作を示す図である。 図１０は、第４の実施形態における通信システムの構成及び動作を示す図である。 図１１は、第５の実施形態における通信システムの構成及び動作を示す図である。
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる通信システムを詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかる通信システムは、コントローラと複数のデバイスとを有し、コントローラと複数のデバイスとが通信路を介して接続される。通信システムは、コントローラと複数のデバイスとが通信路を介してパケットを転送する。例えばデバイスは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリであり、通信システムは、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）である。
コントローラ及び複数のデバイスが通信路で接続された通信システムでは、大容量化・高速化が求められ、超広帯域（例えば、２００ＧＢ／ｓ以上）・大容量が要求されることがある。通信システムがＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で扱うデータのストレージに応用される場合、ＧＰＵの処理能力を生かすためには、通信システムがＧＰＵに対して大容量のデータを高速で授受できることが要求される。また通信システムがＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｔｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）プロセッサの機械学習に応用される場合、ＡＩプロセッサの機械学習を効率的に行うためには、通信システムがＡＩプロセッサに対して大容量のデータを高速で授受できることが要求される。
高速通信を行う際、ノイズ耐性に優れる差動信号を用いた通信が好ましい。差動信号を用いた通信によれば、受信時に差動信号間のノイズをキャンセル可能で、信号の受信処理を精度よく行うことできるため、通信の信頼性を容易に向上できる。
コントローラ及び複数のデバイスがピア・ツー・ピアの通信路で接続された通信システムにおいて、超広帯域・大容量を実現するために、コントローラ及び複数のデバイス間の通信路を多数本の通信線で構成する第１の技術が考えられる。第１の技術では、コントローラに膨大な数の接続ピンを設けることになる。例えば、各デバイスが２Ｇｂｐｓ／ｐｉｎのピンを２０ピン有しており、８ビットのデータを同時に差動で送受信可能である場合、通信路の帯域として２００ＧＢ／ｓを実現するためには、１００個のデバイスを接続することになる。コントローラには、２０×１００＝２０００ピンを設けることになる。これにより、通信システムのコストが顕著に増大する可能性がある。すなわち、第１の技術は、現実的ではない。
また、コントローラ及び複数のデバイスがリング状の通信路で接続された通信システムを構成し、通信路を介して差動シリアル信号をコントローラが複数のデバイス間に対して排他的に伝送する第２の技術が考えられる。第２の技術では、各デバイスに高速シリアルＩ／Ｆを搭載し、複数のデバイスがコントローラに対してリング接続されるので、高速な通信を小ピンで実現可能であるようにも考えられる。
しかし、コントローラから複数のデバイスへの信号伝送が排他的であるため、コントローラから各デバイスへのデータ転送効率に限界があり、超広帯域・大容量の実現が困難である。
それに対して、コントローラ及び複数のデバイスがリング状の通信路で接続された通信システムにおいて、それぞれが固定データ長を有する複数のパケットを伝送し、各デバイスが所定の条件に応じて通信フレームに対してパケットを挿抜できるようにする第３の技術が考えられる。第３の技術では、通信路で時間的に連続して伝送されるパケットでありデバイスの通信能力と通信路の通信容量とに応じて決まる個数のパケットは、通信フレームとしてグループ化される。通信フレームとしてグループ化された複数のパケットに対して複数のデバイスがパケットを挿抜可能とすることで、コントローラから複数のデバイスへの信号伝送と複数のデバイスからコントローラへの信号伝送とが並行して行われ得る。これにより、通信路の帯域を連続的に埋めてそのパフォーマンスを向上させることができ、超広帯域・大容量の通信を実現できる。
第３の技術では、リング接続されるデバイスの数が通信フレームに含まれるパケットの個数以下であれば、送信したい情報があっても送信したい情報を含めることが可能なパケットが存在しないという状況は発生しないと考えられる。
しかし、リング接続されるデバイスの数が通信フレームに含まれるパケットの個数より多い場合、コントローラにリング接続された各デバイスのうち通信路の下流側のデバイスでは、送信したい情報があっても送信したい情報を含めることが可能なパケットが存在しない状況が発生し得る。
そこで、本実施形態では、第３の技術をベースにしつつ、各デバイスが単位時間あたりに送信するデータ量に帯域制限をかけることで、各デバイスの送信権を時間平均で均等に保証し、通信システムにおけるパケット転送の適切化を図る。
具体的には、通信システム１は、図１に示すように構成され得る。図１は、通信システム１の構成を示す図である。
通信システム１は、システムボード２、コネクタ３、コントローラ４、複数のメモリカード５（５－１～５－ｎ）、及び複数の通信路８（８－１～８－ｎ）を有する。
システムボード２は、例えば、超広帯域（例えば、２００ＧＢ／ｓ以上）・大容量に対応したアクセラレータ・ボードである。
コネクタ３は、システムボード２の一部に配され、他の装置（コンピュータ等）が接続され得る。コントローラ４は、コネクタインタフェース回路４ａを有し、コネクタインタフェース回路４ａ及びコネクタ３を介して他の装置と情報を授受する。
メモリカード５－１～５－ｎは、基板７及び直列接続された複数のデバイス６（６－１～６－５）を有する。複数のデバイス６－１～６－５は、基板７上に実装され、基板７は、システムボード２上に実装されている。複数のデバイス６－１～６－５は、基板７の長手方向に沿って配列され得る。各デバイス６は、例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ等のメモリデバイスである。コントローラ４は、メモリインタフェース回路４ｂを有し、メモリインタフェース回路４ｂ及び通信路８を介して複数のデバイス６－１～６－５に通信可能に接続されている。
コントローラ４は、メモリインタフェース回路４ｂ及び通信路８を介して各デバイス６と情報を授受する。メモリインタフェース回路４ｂは、差動シリアル信号の送受信が可能なように構成されている。
複数の通信路８－１～８－ｎは、複数のメモリカード５－１～５－ｎに対応している。各通信路８は、メモリインタフェース回路４ｂと対応するメモリカード５に備えられた複数のデバイス６－１～６－５とをリング接続する。すなわち、コントローラ４とデバイス６－１の間、デバイス６－２～６－５間、デバイス６－５とコントローラ４との間、はそれぞれ通信路８で接続される。各通信路８は、差動シリアル信号を伝送可能である。
各デバイス６－１～６－５は、差動シリアル信号の送受信が可能なように構成されている。各デバイス６－１～６－５は、通信路８を介して複数のパケットを差動シリアル信号で送受信する。複数のパケットは、それぞれ、固定データ長を有する。通信路８で時間的に連続して伝送されるパケットでありデバイス６の通信能力と通信路８の通信容量とに応じて決まる個数のパケットは、通信フレームとしてグループ化される。通信フレームに含まれるパケットの個数は通信路８の帯域に相当し、各デバイスが通信フレームにパケットを挿入することは通信路８の帯域をそのパケットで埋めることに相当する。各デバイス６－１～６－４は、所定の条件を満たした場合、通信フレームに対するパケットの挿抜を実行する。このとき、通信フレームは、要求される帯域と各デバイスの帯域とに応じた個数のパケットを含み得る。
なお、通信システム１は、システムボード２が省略された構成であってもよい。また、コネクタインタフェース回路４ａは、コネクタ３を介さず外部装置に直接接続されてもよい。また、システムボード２と基板７とは一体で形成されてもよい。
例えば、各デバイス６は、図２に示すように、受信部（Ｒｘ）６１、送信部（Ｔｘ）６２、プロトコル変換部（ＰＣＳ）６３、制御回路（ｃｏｎｔ）６４、内部バス６５、メモリ６６を有する。図２は、通信システム１の構成及び動作を示す図であり、コントローラ４と１つのメモリカード５との接続構成を示している。制御回路６４は、内部バス６５を介してメモリ６６にアクセス可能に接続されている。メモリ６６は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ等の不揮発性メモリであってもよい。各デバイス６において、受信部（Ｒｘ）６１、送信部（Ｔｘ）６２、プロトコル変換部（ＰＣＳ）６３、制御回路（ｃｏｎｔ）６４は、通信インターフェース回路として機能し得る。
ここで、通信路８の通信容量をＣ８とし、各デバイス６の通信能力Ｃ６とすると、通信フレームに含まれるパケットの個数は、次の数式１を満たすＮＦＲの最大値として与えられ得る。
ＮＦＲ≦Ｃ８／Ｃ６・・・数式１
例えば、通信システム１に要求される通信容量が２００［Ｇｂｐｓ］であり、コントローラ４に並列に接続されるメモリカード５の数ｎ＝４である場合、１つのメモリカードに要求される通信容量は２００／４＝５０［Ｇｂｐｓ］となる。要求される通信容量に応じて、通信路８の通信容量がＣ８＝５６Ｇｂｐｓであり、各デバイス６の通信能力Ｃ６が１４Ｇｂｐｓであれば、数式１を満たすＮＦＲの最大値は４となる。この場合、通信フレームＦＲは、図３に示すように、４個のパケットＰＫ（ＰＫ－１～ＰＫ－４）を含み得る。図３は、通信フレームＦＲの構成を示す図である。図３は、通信フレームＦＲが４個のパケットを含む構成を例示している。各パケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－３，ＰＫ－４は、固定データ長ＬＰＫ－１，ＬＰＫ－２，ＬＰＫ－３，ＬＰＫ－４を有する。各パケットＰＫの固定データ長ＬＰＫは次の数式２を満たす。
ＬＰＫ－１＝ＬＰＫ－２＝ＬＰＫ－３＝ＬＰＫ－４・・・数式２
各パケットＰＫは、ヘッダＨ及びペイロードＰを含む。複数のパケットＰＫ－１～ＰＫ－４においてヘッダＨのデータ長が異なるものがあってもよく、ペイロードＰのデータ長が異なるものがあってもよいが、各パケットＰＫの固定データ長ＬＰＫは、数式２を満たす。
ここで、通信フレームＦＲは、各デバイス６が埋めるべき帯域の観点から複数のパケットＰＫがグループ化されるものである。
このため、あるデバイス６－１を基準に見た場合、通信フレームＦＲは、図４に示すように１パケットＰＫごとに変わっていく。図４は、デバイスから見て時系列的に変化する通信フレームＦＲを示す図である。
タイミングｔ１において、通信フレームＦＲ－１は、パケットＰＫ－１～ＰＫ－４を含む。所定の条件を満たした場合、デバイス６－１は、タイミングｔ１でパケットＰＫ－１の挿抜が可能であり、タイミングｔ２でパケットＰＫ－２の挿抜が可能であり、・・・タイミングｔ４でパケットＰＫ－４の挿抜が可能である。
タイミングｔ２において、通信フレームＦＲ－２は、パケットＰＫ－２～ＰＫ－５を含む。所定の条件を満たした場合、デバイス６－１は、タイミングｔ２でパケットＰＫ－２の挿抜が可能であり、タイミングｔ３でパケットＰＫ－３の挿抜が可能であり、・・・タイミングｔ５でパケットＰＫ－５の挿抜が可能である。
タイミングｔ７において、通信フレームＦＲ－７は、パケットＰＫ－７～ＰＫ－１０を含む。所定の条件を満たした場合、デバイス６－１は、タイミングｔ７でパケットＰＫ－７の挿抜が可能であり、タイミングｔ８でパケットＰＫ－８の挿抜が可能であり、・・・タイミングｔ１０でパケットＰＫ－１０の挿抜が可能である。
また、複数のデバイス６－１～６－５及びコントローラ４を基準に見た場合、通信フレームＦＲは、図５に示すように、１ＵＩごとに順次に伝搬されていく。図５は、複数のデバイス６－１～６－５を経由してコントローラ４へ伝送される通信フレームＦＲを示す図である。
タイミングｔ１において、通信フレームＦＲ－１は、デバイス６－１に伝搬される。所定の条件を満たした場合、デバイス６－１は、タイミングｔ１でパケットＰＫ－１の挿抜が可能であり、タイミングｔ２でパケットＰＫ－２の挿抜が可能であり、・・・タイミングｔ４でパケットＰＫ－４の挿抜が可能である。
タイミングｔ２において、通信フレームＦＲ－１は、デバイス６－２に伝搬される。所定の条件を満たした場合、デバイス６－２は、タイミングｔ２でパケットＰＫ－１の挿抜が可能であり、タイミングｔ３でパケットＰＫ－２の挿抜が可能であり、・・・タイミングｔ５でパケットＰＫ－４の挿抜が可能である。
タイミングｔ５において、通信フレームＦＲ－１は、デバイス６－５に伝搬される。所定の条件を満たした場合、デバイス６－５は、タイミングｔ５でパケットＰＫ－１の挿抜が可能であり、タイミングｔ６でパケットＰＫ－２の挿抜が可能であり、・・・タイミングｔ８でパケットＰＫ－４の挿抜が可能である。
タイミングｔ６において、通信フレームＦＲ－１は、コントローラ４に伝搬される。コントローラ４は、タイミングｔ６で通信フレームＦＲ－１を受信し始め、タイミングｔ１０で通信フレームＦＲ－１の受信を完了する。
図１に示すように、通信システム１では、各メモリカード５が例えば５個のデバイス６（６－１～６－５）を有する。図２に示すように、コントローラ４には、通信路８を介して、５個のデバイス６－１～６－５がリング接続されている。図３に示すように、通信フレームＦＲには、４個のパケットＰＫ－１～ＰＫ－４が含まれている。リング接続されるデバイスの数（５個）は、通信フレームＦＲに含まれるパケットの個数（４個）より多くなっている。
図２に示すコントローラ４から通信路８を介して通信フレームＦＲが送信されると、各デバイス６－１～６－５は、所定の条件に応じて、通信フレームＦＲに対するパケットＰＫの挿抜を実行する。すなわち、数式１のように決められた個数ＮＦＲに応じて、図３に示すように構成された通信フレームＦＲをコントローラ４が通信路８に送信する。各デバイス６－１～６－５が順次並行的に通信フレームＦＲ内のパケットＰＫを挿抜することで、要求される通信帯域を実現することができる。
各デバイス６は、通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、通信フレームＦＲに含まれた複数のパケットＰＫのそれぞれのヘッダＨを確認する。デバイス６は、パケットＰＫのヘッダＨが送信先として自デバイスの識別情報を含むことに応じて、通信フレームＦＲからパケットＰＫを抜き取る。
各デバイス６は、単位時間あたりに送信するデータ量に帯域制限がかけられる。各デバイス６には、単位時間当たりの送信量に対する閾値Ａｔｈが予め設定されている。閾値Ａｔｈは、想定される通信路８の通信環境に対して適切なレベルで帯域制限がかかるように予め実験的に決められ得る。各デバイス６は、所定の周期（例えば、１個のパケットＰＫを受信する周期）ごとに、単位時間当たりの送信量をモニターする。単位時間当たりの送信量は、自デバイスから通信路８へ単位時間当たりに送信されるデータ転送量に依存した量である。
例えば、各デバイス６は、所定の周期ごとに、所定のモニター時間（例えば、１００個のパケットＰＫを受信する時間）におけるデータ転送量をモニターする。各デバイス６は、所定のモニター時間において、通信路８で時間的に連続して総データ転送量ＤａｌｌのパケットＰＫが伝送されたことを特定する。各デバイス６は、所定のモニター時間において、自デバイスが合計でデータ転送量Ｄ６の情報をパケットＰＫに挿入したことを特定する。各デバイス６は、次の数式３に示す計算を行い、単位時間当たりの送信量Ａ６を求める。単位時間当たりの送信量Ａ６は、そのデバイス６が帯域を占有する割合を示している。
Ａ６＝Ｄ６／Ｄａｌｌ・・・数式３
あるいは、数式２が成り立つ場合、各デバイス６は、所定のモニター時間におけるパケット数をモニターする。各デバイス６は、所定のモニター時間において、通信路８で時間的に連続してＮａｌｌ個（例えば、１００個）のパケットＰＫが伝送されたことを特定する。各デバイス６は、所定のモニター時間において、自デバイスがＮ６個のパケットＰＫに情報を挿入したことを特定する。各デバイス６は、次の数式４に示す計算を行い、単位時間当たりの送信量Ａ６を求める。
Ａ６＝Ｎ６／Ｎａｌｌ・・・数式４
各デバイス６は、モニターされた時間平均の送信量Ａ６を閾値Ａｔｈと比較する。時間平均の送信量Ａ６と閾値Ａｔｈとは、ともに、その単位が％であってもよい。
各デバイス６は、時間平均の送信量Ａ６が閾値Ａｔｈを超えていれば、通信路８の帯域を占有しすぎであるとして、送信権が与えられない。各デバイス６は、通信路８に対する送信権がないので、所定の情報をパケットＰＫに挿入できない。あるデバイス６から所定の情報をパケットＰＫに挿入できない状態が続くと、そのデバイス６でモニターされる時間平均の送信量Ａ６は、時間的に徐々に低下していく。
各デバイス６は、時間平均の送信量Ａ６が閾値Ａｔｈ以下であれば、通信路８の帯域使用が適切に制限されたとして、送信権が与えられる。通信路８に対する送信権が与えられたことに応じて、各デバイス６は、自デバイスの識別情報を含むヘッダＨに対応したパケットＰＫに対して、所定の情報を挿入することができる。あるいは、通信路８に対する送信権が与えられたことに応じて、デバイス６は、ヌルパケットであるパケットＰＫに対して、所定の情報を挿入することができる。ヌルパケットは、ペイロードＰに有効データを含まず、ペイロードＰが実質的に空（Ｎｕｌｌ）であるパケットＰＫである。ヌルパケットは、ヘッダが送信先の情報を含まないか送信先が空（Ｎｕｌｌ）であることが多い。デバイス６は、送信先の情報を含まないか送信先が空（Ｎｕｌｌ）であるヘッダＨに対応したペイロードＰに対して、所定の情報を挿入することができる。
各デバイス６において、Ｒｘ６１は物理層であり、コントローラ４又は前段のデバイス６から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信する。Ｒｘ６１は、受信した通信フレームＦＲに波形等化等の物理的な処理をしてＰＣＳ６３へ供給する。ＰＣＳ６３は、物理層であるＲｘ６１から供給された通信フレームＦＲを、より上位層の通信フレームへプロトコル変換する。上位層は、通信層構造を大まかに２つに分けた場合における物理層より上位の層であり、例えば、コネクション層及びプロトコル変換層を含む。ＰＣＳ６３は、上位層に変換された通信フレームＦＲを制御回路６４へ供給する。
制御回路６４は、通信フレームＦＲに含まれる複数のパケットＰＫのそれぞれのヘッダＨを確認する。制御回路６４は、パケットＰＫのヘッダＨが送信先として自デバイスの識別情報を含む場合、そのパケットＰＫのペイロードＰから情報を抜き出す。抜き出された情報がライトコマンド及びライトデータである場合、制御回路６４は、ライトコマンドに応じて、内部バス６５経由でメモリ６６にアクセスしてメモリ６６にライトデータを書き込む。
制御回路６４には、単位時間当たりの送信量に対する閾値Ａｔｈが予め設定されている。制御回路６４は、所定の周期で、単位時間当たりの送信量Ａ６をモニターする。制御回路６４は、時間平均の送信量Ａ６が閾値Ａｔｈを超えていれば、通信路８の帯域を占有しすぎであるとして、送信権が与えられないと判断する。各デバイス６は、時間平均の送信量Ａ６が閾値Ａｔｈ以下であれば、通信路８の帯域使用が適切に制限されたとして、送信権が与えられると判断する。
制御回路６４は、送信権が与えられており且つそのパケットＰＫに含めるべき情報がある場合、そのパケットＰＫのヘッダＨにおける送信先を自デバイスの識別情報からコントローラ４の識別情報に変換し、送信元をコントローラ４の識別情報から自デバイスの識別情報に変換し、そのパケットＰＫのペイロードＰに所定の情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。所定の情報が受信済みの通信フレームＦＲに含まれるリードコマンドに対するリードデータである場合、制御回路６４は、内部バス６５経由でメモリ６６から受けたリードデータをそのパケットＰＫのペイロードＰに含める。
制御回路６４は、送信権が与えられていないか、または、そのパケットＰＫに含めるべき所定の情報がない場合、そのパケットＰＫのヘッダＨ及びペイロードＰの情報を消去して空（Ｎｕｌｌ）の状態にして、通信フレームＦＲを更新する。制御回路６４は、更新後の通信フレームＦＲを上位層の通信フレームＦＲとしてＰＣＳ６３へ供給する。
ＰＣＳ６３は、上位層の通信フレームＦＲを受けると、上位層の通信フレームＦＲを物理層の通信フレームＦＲへプロトコル変換する。ＰＣＳ６３は、物理層の通信フレームＦＲをＴｘ６２へ供給する。Ｔｘ６２は物理層であり、ＰＣＳ６３から供給された通信フレームＦＲに波形生成等の物理的な処理をして後段のデバイス６又はコントローラ４に向けて、通信路８へ送信する。
例えば、図２に示すユースケースが考えられる。通信システム１において、コントローラ４、デバイス６－１、デバイス６－２、デバイス６－３、デバイス６－４、デバイス６－５の識別情報を、それぞれ、ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３，ＩＤ４，ＩＤ５とする。各デバイス６－１～６－５には、単位時間当たりの送信量に対する閾値として２０［％］が予め設定されている。
コントローラ４は、２個のパケットＰＫ－１，ＰＫ－４のヘッダＨが送信先の識別情報ＩＤ１，ＩＤ４を含み対応するペイロードＰがそのデバイス６に送りたい情報を含み、２個のパケットＰＫ－２，ＰＫ－３のヘッダＨが空（Ｎｕｌｌ）でありペイロードＰが空（Ｎｕｌｌ）である通信フレームＦＲを作成する。コントローラ４は、作成された通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。デバイス６に送りたい情報は、送るべき情報又は送る必要がある情報を含む。
デバイス６－１は、コントローラ４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス６－１は、確認の結果、例えばパケットＰＫ－１の送信先が自デバイス（ＩＤ１）であることを認識し、パケットＰＫ－１から情報を抜き出す。また、デバイス６－１は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値２５［％］を得る。デバイス６－１は、モニター値２５［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値２５［％］が閾値２０［％］を超えているので、送信権が与えられないと判断する。これに応じて、デバイス６－１は、送信したい情報があったとしても、パケットＰＫ－１のヘッダＨを空（Ｎｕｌｌ）に書き換え、ペイロードＰを空（Ｎｕｌｌ）にして、通信フレームＦＲを更新する。デバイス６－１は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス６－２は、デバイス６－１から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス６－２は、確認の結果、送信先が自デバイス（ＩＤ２）であるパケットが存在しないことを認識する。また、デバイス６－２は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１６［％］を得る。デバイス６－２は、モニター値１６［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１６［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス６－２は、コントローラ４へ送りたい情報がある場合、ヌルパケットＰＫ－１～ＰＫ－３のいずれかに情報を挿入可能である。デバイス６－２は、パケットＰＫ－１のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ２）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス６－２は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス６－３は、デバイス６－２から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス６－３は、確認の結果、送信先が自デバイス（ＩＤ３）であるパケットが存在しないことを認識する。また、デバイス６－３は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値２５［％］を得る。デバイス６－１は、モニター値２５［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値２５［％］が閾値２０［％］を超えているので、送信権が与えられないと判断する。これに応じて、デバイス６－３は、送信したい情報があったとしても、通信フレームＦＲを更新せずに通信路８へ送信する。
デバイス６－４は、デバイス６－３から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス６－４は、確認の結果、例えばパケットＰＫ－４の送信先が自デバイス（ＩＤ４）であることを認識し、パケットＰＫ－４から情報を抜き出す。また、デバイス６－４は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１７［％］を得る。デバイス６－４は、モニター値１７［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１７［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス６－４は、コントローラ４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－４に情報を挿入可能である。デバイス６－４は、パケットＰＫ－４のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ４）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス６－４は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス６－５は、デバイス６－４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス６－５は、確認の結果、送信先が自デバイス（ＩＤ５）であるパケットが存在しないことを認識する。また、デバイス６－５は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１７［％］を得る。デバイス６－５は、モニター値１７［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１７［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス６－５は、コントローラ４へ送りたい情報がある場合、ヌルパケットＰＫ－２～ＰＫ－３のいずれかに情報を挿入可能である。デバイス６－５は、パケットＰＫ－２のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ５）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス６－５は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
コントローラ４は、デバイス６－５から通信路８を介して更新後の通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。コントローラ４は、確認の結果に応じて、通信フレームＦＲに含まれた複数のパケットＰＫ－１～ＰＫ－４のうちパケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－４がヌルパケットでないことを認識する。これに応じて、コントローラ４は、パケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－４に対して所定の受信処理を行い、パケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－４のペイロードＰに含まれた情報を取り出して所定の処理を行う。通信フレームＦＲについてみると、４パケットＰＫ－１～ＰＫ－４のうち３パケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－４に情報が含まれているので、帯域が有効活用されているといえる。
図２の例では、複数のデバイス６－１～６－５のうち、単位時間当たりの送信量（時間平均の送信量）が閾値を超えているデバイス６－１，６－３に送信権が与えられずその帯域使用が制限され、単位時間当たりの送信量が閾値以下であるデバイス６－２，６－４，６－５に送信権が与えられその帯域使用が許可される。
この後、デバイス６－１，６－３に送信権が与えられない状況が続くと、デバイス６－１，６－３でモニターされる時間平均の送信量が時間的に徐々に低下していく。デバイス６－１，６－３は、単位時間当たりの送信量が閾値以下になると、その帯域使用が適切に制限されたとして、送信権が与えられる。それと並行して、デバイス６－２，６－４，６－５のうち単位時間当たりの送信量が閾値を超えるデバイス６が出てくれば、そのデバイス６は、帯域を占有しすぎであるとして、送信権が与えられずその帯域使用が制限される。これが時間的に繰り返されていき、時間平均で見た場合に、複数のデバイス６－１～６－５に均等に送信権が与えられ得る。これにより、通信システム１は、全体として、そのパフォーマンスを効率的に向上できる。
以上のように、第１の実施形態では、通信システム１において、各デバイス６が単位時間あたりに送信するデータ量に帯域制限をかける。これにより、リング接続されるデバイス６の数（例えば、５個）が通信フレームＦＲに含まれるパケットの個数（例えば、４個）より多い場合に、各デバイス６の送信権を時間平均で均等に保証できる。この結果、通信システム１におけるパケット転送を適切化できるので、通信システム１は、全体として、パフォーマンスを効率的に向上できる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかる通信システム１０１について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第１の実施形態では、帯域制限のための閾値Ａｔｈが固定的に各デバイスに設定される場合について例示されているが、コントローラ４が外部の装置から受けるコマンド要求の頻度などに応じて各通信路８における通信環境が動的に変化することがある。各通信路８における通信トラフィックが高いときに、閾値が低いままであると有効に帯域制限が働かない可能性がある。各通信路８における通信トラフィックが低いときに、閾値が高いままであると帯域制限が効きすぎてパフォーマンスが低下する可能性がある。このことを考慮し、第２の実施形態では、帯域制限のための閾値Ａｔｈを動的に変更できるようにする。
具体的には、図６に示すように、通信システム１０１では、各メモリカード１０５が例えば５個のデバイス１０６（１０６－１～１０６－５）を有する。図６は、第２の実施形態における通信システム１０１の構成及び動作を示す図である。コントローラ１０４には、通信路８を介して、５個のデバイス１０６－１～１０６－５がリング接続されている。通信フレームＦＲには、４個のパケットＰＫ－１～ＰＫ－４が含まれている（図３参照）。リング接続されるデバイスの数（５個）は、通信フレームＦＲに含まれるパケットの個数（４個）より多くなっている。
コントローラ１０４は、各パケットＰＫのヘッダＨが閾値を示す情報を含むような通信フレームＦＲを作成して通信路８へ送信する。各デバイス１０６は、受信した通信フレームＦＲに含まれるパケットＰＫにおけるヘッダＨに格納された情報に応じて、閾値Ａｔｈを取得する。
例えば、図６に示すユースケースが考えられる。通信システム１０１において、コントローラ１０４、デバイス１０６－１、デバイス１０６－２、デバイス１０６－３、デバイス１０６－４、デバイス１０６－５の識別情報を、それぞれ、ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３，ＩＤ４，ＩＤ５とする。初期状態において、各デバイス１０６－１～１０６－５には、単位時間当たりの送信量に対する閾値は、設定されていない。
コントローラ１０４は、現在の通信環境に応じて、単位時間当たりの送信量に対する閾値を２０［％］に決定する。コントローラ１０４は、２個のパケットＰＫ－１，ＰＫ－４のヘッダＨが送信先の識別情報ＩＤ１，ＩＤ４と閾値２０［％］の情報とを含み対応するペイロードＰがそのデバイス１０６に送りたい情報を含み、２個のパケットＰＫ－２，ＰＫ－３のヘッダＨが閾値２０［％］の情報を含むとともにそれ以外について空（Ｎｕｌｌ）でありペイロードＰが空（Ｎｕｌｌ）である通信フレームＦＲを作成する。コントローラ１０４は、作成された通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス１０６－１は、コントローラ１０４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス１０６－１は、確認の結果、閾値２０［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス１０６－１は、確認の結果、例えばパケットＰＫ－１の送信先が自デバイス（ＩＤ１）であることを認識し、パケットＰＫ－１から情報を抜き出す。また、デバイス１０６－１は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値２７［％］を得る。デバイス６－１は、モニター値２７［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値２７［％］が閾値２０［％］を超えているので、送信権が与えられないと判断する。これに応じて、デバイス１０６－１は、送信したい情報があったとしても、パケットＰＫ－１のヘッダＨに閾値２０［％］の情報を残しつつそれ以外を空（Ｎｕｌｌ）に書き換え、ペイロードＰを空（Ｎｕｌｌ）にして、通信フレームＦＲを更新する。デバイス１０６－１は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス１０６－２は、デバイス１０６－１から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス１０６－２は、確認の結果、閾値２０［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス１０６－２は、確認の結果、送信先が自デバイス（ＩＤ２）であるパケットが存在しないことを認識する。また、デバイス１０６－２は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１６［％］を得る。デバイス１０６－２は、モニター値１６［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１６［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス１０６－２は、コントローラ１０４へ送りたい情報がある場合、ヌルパケットＰＫ－１～ＰＫ－３のいずれかに情報を挿入可能である。デバイス１０６－２は、パケットＰＫ－１のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ２）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス１０６－２は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス１０６－３は、デバイス１０６－２から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス１０６－３は、確認の結果、閾値２０［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス１０６－３は、確認の結果、送信先が自デバイス（ＩＤ３）であるパケットが存在しないことを認識する。また、デバイス１０６－３は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値２７［％］を得る。デバイス１０６－３は、モニター値２７［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値２７［％］が閾値２０［％］を超えているので、送信権が与えられないと判断する。これに応じて、デバイス１０６－３は、送信したい情報があったとしても、通信フレームＦＲを更新せずに通信路８へ送信する。
デバイス１０６－４は、デバイス１０６－３から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス１０６－４は、確認の結果、閾値２０［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス１０６－４は、確認の結果、例えばパケットＰＫ－４の送信先が自デバイス（ＩＤ４）であることを認識し、パケットＰＫ－４から情報を抜き出す。また、デバイス１０６－４は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１５［％］を得る。デバイス１０６－４は、モニター値１５［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１５［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス１０６－４は、コントローラ１０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－４に情報を挿入可能である。デバイス１０６－４は、パケットＰＫ－４のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ４）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス１０６－４は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス１０６－５は、デバイス１０６－４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス１０６－５は、確認の結果、閾値２０［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス１０６－５は、確認の結果、送信先が自デバイス（ＩＤ５）であるパケットが存在しないことを認識する。また、デバイス１０６－５は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１５［％］を得る。デバイス１０６－５は、モニター値１５［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１５［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス１０６－５は、コントローラ１０４へ送りたい情報がある場合、ヌルパケットＰＫ－２～ＰＫ－３のいずれかに情報を挿入可能である。デバイス１０６－５は、パケットＰＫ－２のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ５）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス１０６－５は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
コントローラ１０４は、デバイス１０６－５から通信路８を介して更新後の通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。コントローラ１０４は、確認の結果に応じて、通信フレームＦＲに含まれた複数のパケットＰＫ－１～ＰＫ－４のうちパケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－４がヌルパケットでないことを認識する。これに応じて、コントローラ１０４は、パケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－４に対して所定の受信処理を行い、パケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－４のペイロードＰに含まれた情報を取り出して所定の処理を行う。
例えば、図７に示すユースケースが考えられる。図７は、通信システム１０１の動作を示す図である。コントローラ１０４は、現在の通信環境に応じて（例えば、図６に比べて通信トラフィックが高くなったことに応じて）、単位時間当たりの送信量に対する閾値を２５［％］に決定する。コントローラ１０４は、２個のパケットＰＫ－１，ＰＫ－４のヘッダＨが送信先の識別情報ＩＤ１，ＩＤ３と閾値２５［％］の情報とを含み対応するペイロードＰがそのデバイス１０６に送りたい情報を含み、２個のパケットＰＫ－２，ＰＫ－３のヘッダＨが閾値２５［％］の情報を含むとともにそれ以外について空（Ｎｕｌｌ）でありペイロードＰが空（Ｎｕｌｌ）である通信フレームＦＲを作成する。コントローラ１０４は、作成された通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス１０６－１は、コントローラ１０４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス１０６－１は、確認の結果、閾値２５［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス１０６－１は、確認の結果、例えばパケットＰＫ－１の送信先が自デバイス（ＩＤ１）であることを認識し、パケットＰＫ－１から情報を抜き出す。また、デバイス１０６－１は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値２２［％］を得る。デバイス６－１は、モニター値２２［％］を閾値２５［％］と比較し、モニター値２２［％］が閾値２５［％］を超えているので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス１０６－１は、コントローラ１０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－１に情報を挿入可能である。デバイス１０６－１は、パケットＰＫ－１のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ１）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス１０６－１は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス１０６－２は、デバイス１０６－１から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス１０６－２は、確認の結果、閾値２５［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス１０６－２は、確認の結果、送信先が自デバイス（ＩＤ２）であるパケットが存在しないことを認識する。また、デバイス１０６－２は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値２７［％］を得る。デバイス１０６－２は、モニター値２７［％］を閾値２５［％］と比較し、モニター値２７［％］が閾値２５［％］を超えているので、送信権が与えられないと判断する。これに応じて、デバイス１０６－２は、送信したい情報があったとしても、通信フレームＦＲを更新せずに通信路８へ送信する。
デバイス１０６－３は、デバイス１０６－２から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス１０６－３は、確認の結果、閾値２５［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス１０６－３は、確認の結果、例えばパケットＰＫ－４の送信先が自デバイス（ＩＤ３）であることを認識し、パケットＰＫ－４から情報を抜き出す。また、デバイス１０６－３は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値２２［％］を得る。デバイス１０６－３は、モニター値２２［％］を閾値２５［％］と比較し、モニター値２２［％］が閾値２５［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス１０６－３は、コントローラ１０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－４に情報を挿入可能である。デバイス１０６－３は、パケットＰＫ－４のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ３）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス１０６－３は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス１０６－４は、デバイス１０６－３から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス１０６－４は、確認の結果、閾値２５［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス１０６－４は、確認の結果、送信先が自デバイス（ＩＤ４）であるパケットが存在しないことを認識する。また、デバイス１０６－４は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値２８［％］を得る。デバイス１０６－４は、モニター値２８［％］を閾値２５［％］と比較し、モニター値２８［％］が閾値２５［％］を超えているので、送信権が与えられないと判断する。これに応じて、デバイス１０６－４は、送信したい情報があったとしても、通信フレームＦＲを更新せずに通信路８へ送信する。
デバイス１０６－５は、デバイス１０６－４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス１０６－５は、確認の結果、閾値２５［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス１０６－５は、確認の結果、送信先が自デバイス（ＩＤ５）であるパケットが存在しないことを認識する。また、デバイス１０６－５は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値２４［％］を得る。デバイス１０６－５は、モニター値２４［％］を閾値２５［％］と比較し、モニター値２４［％］が閾値２５［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス１０６－５は、コントローラ１０４へ送りたい情報がある場合、ヌルパケットＰＫ－２～ＰＫ－３のいずれかに情報を挿入可能である。デバイス１０６－５は、パケットＰＫ－２のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ５）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス１０６－５は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
コントローラ１０４は、デバイス１０６－５から通信路８を介して更新後の通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。コントローラ１０４は、確認の結果に応じて、通信フレームＦＲに含まれた複数のパケットＰＫ－１～ＰＫ－４のうちパケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－４がヌルパケットでないことを認識する。これに応じて、コントローラ１０４は、パケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－４に対して所定の受信処理を行い、パケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－４のペイロードＰに含まれた情報を取り出して所定の処理を行う。
以上のように、第２の実施形態では、コントローラ１０４が通信環境に応じた閾値Ａｔｈの情報を設定してヘッダＨに含めたパケットＰＫを送信し、各デバイス１０６がパケットＰＫのヘッダＨを確認して閾値Ａｔｈを取得する。帯域制限のための閾値Ａｔｈを動的に変更できるので、通信システム１は、現在の通信環境に応じて、各デバイス１０６の時間平均の送信量に対して適切に帯域制限をかけることができる。これにより、通信システム１０１は、通信環境に応じて、パフォーマンスを効率的に向上できる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態にかかる通信システム２０１について説明する。以下では、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第１の実施形態及び第２の実施形態では、リング接続された複数のデバイスのうち通信路の下流側のデバイスで送信したい情報を挿入可能なパケットが存在しないことがあるという状況に対して、帯域制限で抑制を図っている。第３の実施形態では、そのような状況に対して、帯域制限に代えて、情報の優先度を考慮した優先制御により抑制を図る。
具体的には、図８に示すように、通信システム２０１では、各メモリカード２０５が例えば５個のデバイス２０６（２０６－１～２０６－５）を有する。図８は、第３の実施形態における通信システム２０１の構成及び動作を示す図である。コントローラ２０４には、通信路８を介して、５個のデバイス２０６－１～２０６－５がリング接続されている。通信フレームＦＲには、４個のパケットＰＫ－１～ＰＫ－４が含まれている（図３参照）。リング接続されるデバイスの数（５個）は、通信フレームＦＲに含まれるパケットの個数（４個）より多くなっている。
各デバイス２０６は、受信された通信フレームＦＲ内に送信先が自デバイスであるパケットが存在する場合、そのパケットに対して情報を挿抜できる。各デバイス２０６は、パケットＰＫのペイロードＰに情報を挿入する際に、その情報の優先度を示す情報をパケットＰＫのヘッダＨに含めて通信フレームＦＲを更新し、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
各デバイス２０６は、受信された通信フレームＦＲ内に送信先が自デバイスであるパケットが存在せず、通信フレームＦＲ内にヌルパケットが存在しない場合、通信フレームＦＲ内に優先度を有するパケットが存在するか確認する。各デバイス２０６は、受信した通信フレームＦＲに含まれるパケットにおけるペイロードに格納された情報の優先度を示す情報がヘッダに格納されている場合、送信すべき情報の優先度がペイロードの情報の優先度より高いことに応じて、受信した通信フレームＦＲに含まれるパケットを、送信すべき情報の優先度がペイロードに格納されその優先度がヘッダに格納されたパケットに置換する。
すなわち、各デバイス２０６は、受信した通信フレームＦＲ内の少なくとも一部のパケットＰＫのヘッダＨに優先度を示す情報が含まれていれば、その優先度を自デバイスの送りたい情報の優先度と比較する。各デバイス２０６は、その優先度が自デバイスの送りたい情報の優先度より低い場合、そのパケットＰＫのヘッダＨ及びペイロードＰを抜き出してそのまま保持する。それとともに、各デバイス２０６は、そのパケットＰＫのヘッダＨの送信先をコントローラ２０４のＩＤに送信元を自デバイスのＩＤに書き換え、かつヘッダＨに優先度を示す情報を含め、そのパケットＰＫのペイロードＰに自デバイスの送りたい情報を含めて通信フレームＦＲを更新し、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
例えば、図８に示すユースケースが考えられる。通信システム２０１において、コントローラ２０４、デバイス２０６－１、デバイス２０６－２、デバイス２０６－３、デバイス２０６－４、デバイス２０６－５の識別情報を、それぞれ、ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３，ＩＤ４，ＩＤ５とする。コントローラ２０４は、４個のパケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－３，ＰＫ－４のヘッダＨが送信先の識別情報ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３，ＩＤ４を含みペイロードＰがデバイス２０６に送りたい情報を含む通信フレームＦＲを作成する。コントローラ２０４は、作成された通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス２０６－１は、コントローラ２０４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス２０６－１は、確認の結果、パケットＰＫ－１の送信先が自デバイス（ＩＤ１）であることを認識し、パケットＰＫ－１から情報を抜き出す。また、デバイス２０６－１は、コントローラ２０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－１のヘッダＨの送信先をコントローラ２０４（ＩＤ０）に送信元を自デバイス（ＩＤ１）に書き換え、ヘッダＨに優先度ＰＲ１の情報を含め、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。優先度ＰＲ１は、通常の情報に付与される優先度である。デバイス２０６－１は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス２０６－２は、デバイス２０６－１から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス２０６－２は、確認の結果、パケットＰＫ－２の送信先が自デバイス（ＩＤ２）であることを認識し、パケットＰＫ－２から情報を抜き出す。また、デバイス２０６－２は、コントローラ２０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－２のヘッダＨの送信先をコントローラ２０４（ＩＤ０）に送信元を自デバイス（ＩＤ２）に書き換え、ヘッダＨに優先度ＰＲ１の情報を含め、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス２０６－２は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス２０６－３は、デバイス２０６－２から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス２０６－３は、確認の結果、パケットＰＫ－３の送信先が自デバイス（ＩＤ３）であることを認識し、パケットＰＫ－３から情報を抜き出す。また、デバイス２０６－３は、コントローラ２０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－３のヘッダＨの送信先をコントローラ２０４（ＩＤ０）に送信元を自デバイス（ＩＤ３）に書き換え、ヘッダＨに優先度ＰＲ１の情報を含め、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス２０６－３は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス２０６－４は、デバイス２０６－３から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス２０６－４は、確認の結果、パケットＰＫ－４の送信先が自デバイス（ＩＤ４）であることを認識し、パケットＰＫ－４から情報を抜き出す。また、デバイス２０６－４は、コントローラ２０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－４のヘッダＨの送信先をコントローラ２０４（ＩＤ０）に送信元を自デバイス（ＩＤ４）に書き換え、ヘッダＨに優先度ＰＲ１の情報を含め、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス２０６－４は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス２０６－５は、デバイス２０６－４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス２０６－５は、確認の結果、通信フレームＦＲ内に送信先が自デバイス（ＩＤ５）であるパケットが存在せず、通信フレームＦＲ内にヌルパケットが存在しないことを認識する。また、デバイス２０６－５は、コントローラ２０４へ送りたい情報がある場合、通信フレームＦＲ内に優先度を有するパケットが存在するか確認する。デバイス２０６－５は、確認の結果、パケットＰＫ－１～ＰＫ－４の優先度がそれぞれＰＲ１であることを認識する。デバイス２０６－５は、自デバイスが送りたい情報の優先度をＰＲ２に決定する。
優先度ＰＲ２は、緊急時の情報に付与される通常より高い優先度である。緊急時の情報は、例えば、コントローラ２０４からの再送要求に応じて送信すべき情報でもよいし、自デバイス内で検知された異常であってコントローラ２０４へ通知すべき異常の情報であってもよい。
デバイス２０６－５は、優先度ＰＲ１と優先度ＰＲ２とを比較し、優先度ＰＲ１が優先度ＰＲ２より低いので、パケットＰＫ－１のヘッダＨ及びペイロードＰの情報ＩＮＦを抜き出して自デバイス内にそのまま保持する。情報ＩＮＦにおけるヘッダＨは、送信先がコントローラ２０４（ＩＤ０）であることを示す情報、送信元がデバイス２０６－１（ＩＤ１）であることを示す情報、優先度ＰＲ１を示す情報を含む。情報ＩＮＦにおけるペイロードＰは、デバイス２０６－１がコントローラ２０４に送りたい情報を含む。
それとともに、デバイス２０６－５は、パケットＰＫ－１のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ５）に書き換え、パケットＰＫ－１のヘッダＨに優先度ＰＲ２を示す情報を含め、そのパケットＰＫのペイロードＰに自デバイスの送りたい情報を含めて通信フレームＦＲを更新し、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
コントローラ２０４は、デバイス２０６－５から通信路８を介して更新後の通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。コントローラ２０４は、確認の結果に応じて、通信フレームＦＲに含まれた各パケットＰＫ－１～ＰＫ－４に対して所定の受信処理を行い、各パケットＰＫ－１～ＰＫ－４のペイロードＰに含まれた情報を取り出して所定の処理を行う。
また、コントローラ２０４は、確認の結果に応じて、通信フレームＦＲに含まれた複数のパケットＰＫ－１～ＰＫ－４のうちパケットＰＫ－１が通常より優先度の高いパケットであると認識する。これに応じて、コントローラ２０４は、デバイス２０６－５が未送信の他デバイスの情報を保持している可能性があるとして、図９に示すように、１つのパケットＰＫ（例えば、パケットＰＫ－３）のヘッダＨに送信先として識別情報ＩＤ５を指定した通信フレームＦＲを作成する。図９は、通信システム２０１の動作を示す図である。コントローラ２０４は、４個のパケットＰＫ－１１，ＰＫ－１２，ＰＫ－１３，ＰＫ－１４のヘッダＨが送信先の識別情報ＩＤ５，ＩＤ２，ＩＤ３，ＩＤ４を含みペイロードＰがデバイス６に送りたい情報を含む通信フレームＦＲを作成する。送信先がデバイス２０６－５（ＩＤ５）であるパケットＰＫ－１１については、デバイス２０６－５に送りたい情報がない場合、ペイロードＰがダミーの情報を含んでいてもよい。コントローラ２０４は、作成された通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス２０６－１は、コントローラ２０４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス２０６－１は、確認の結果、通信フレームＦＲ内に送信先が自デバイス（ＩＤ１）であるパケットが存在せず、通信フレームＦＲ内にヌルパケットが存在しないことを認識する。また、デバイス２０６－１は、コントローラ２０４へ送りたい情報がある場合、通信フレームＦＲ内に優先度を有するパケットが存在するか確認する。デバイス２０６－１は、確認の結果、優先度を有するパケットが存在しないことを認識する。これに応じて、デバイス２０６－１は、送信したい情報があったとしても、通信フレームＦＲを更新せずに通信路８へ送信する。
デバイス２０６－２は、デバイス２０６－１から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス２０６－２は、確認の結果、パケットＰＫ－１２の送信先が自デバイス（ＩＤ２）であることを認識し、パケットＰＫ－１２から情報を抜き出す。また、デバイス２０６－２は、コントローラ２０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－１２のヘッダＨの送信先をコントローラ２０４（ＩＤ０）に送信元を自デバイス（ＩＤ２）に書き換え、ヘッダＨに優先度ＰＲ１の情報を含め、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス２０６－２は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス２０６－３は、デバイス２０６－２から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス２０６－３は、確認の結果、パケットＰＫ－１３の送信先が自デバイス（ＩＤ３）であることを認識し、パケットＰＫ－１３から情報を抜き出す。また、デバイス２０６－３は、コントローラ２０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－１３のヘッダＨの送信先をコントローラ２０４（ＩＤ０）に送信元を自デバイス（ＩＤ３）に書き換え、ヘッダＨに優先度ＰＲ１の情報を含め、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス２０６－３は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス２０６－４は、デバイス２０６－３から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス２０６－４は、確認の結果、パケットＰＫ－１４の送信先が自デバイス（ＩＤ４）であることを認識し、パケットＰＫ－１４から情報を抜き出す。また、デバイス２０６－４は、コントローラ２０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－１４のヘッダＨの送信先をコントローラ２０４（ＩＤ０）に送信元を自デバイス（ＩＤ４）に書き換え、ヘッダＨに優先度ＰＲ１の情報を含め、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス２０６－４は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス２０６－５は、デバイス２０６－４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス２０６－５は、確認の結果、パケットＰＫ－１１の送信先が自デバイス（ＩＤ５）であることを認識し、パケットＰＫ－１１から情報を抜き出す。デバイス２０６－５は、抜き出された情報がダミーの情報である場合、その情報を破棄してもよい。また、デバイス２０６－５は、保持している情報ＩＮＦがあるので、送りたい情報があっても、保持している情報ＩＮＦを優先してパケットＰＫ－１１に挿入する。デバイス２０６－５は、パケットＰＫ－１１のヘッダＨを情報ＩＮＦにおけるヘッダＨで書き換え、パケットＰＫ－１１のペイロードＰを情報ＩＮＦにおけるペイロードＰで書き換えて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス２０６－５は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
コントローラ２０４は、デバイス２０６－５から通信路８を介して更新後の通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。コントローラ２０４は、確認の結果に応じて、通信フレームＦＲに含まれた各パケットＰＫ－１１～ＰＫ－１４に対して所定の受信処理を行い、各パケットＰＫ－１１～ＰＫ－１４のペイロードＰに含まれた情報を取り出して所定の処理を行う。
以上のように、第３の実施形態では、各デバイス２０６は、受信した通信フレームＦＲ内に自デバイスが送りたい情報の優先度より低い優先度を有するパケットＰＫが含まれる場合、そのパケットＰＫの情報に代えて、自デバイスが送りたい情報及びその優先度を含むパケットＰＫをコントローラ２０４へ送信する。これにより、リング接続されるデバイス２０６の数（例えば、５個）が通信フレームＦＲに含まれるパケットの個数（例えば、４個）より多い場合に、リング接続の下流側のデバイス２０６が優先度の高い情報を優先度の低い情報に代えて送信することができる。この結果、優先度の高い情報に対して、帯域を保証でき、通信システム２０１におけるパケット転送を適切化できる。
なお、図８に示すユースケースにおいて、デバイス２０６－５は、情報ＩＮＦを保持せずに破棄してもよい。この場合、コントローラ２０４は、デバイス２０６－１から受信されるべき情報ＩＮＦが所定時間受信されないことに応じて、デバイス２０６－１に再送要求を出してもよい。これにより、情報ＩＮＦがデバイス２０６－５で破棄された場合に、デバイス２０６－１からコントローラ２０４へ確実に情報ＩＮＦが再送され得る。
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態にかかる通信システム３０１について説明する。以下では、第１の実施形態～第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第４の実施形態では、第１の実施形態と第３の実施形態とが組み合わされる。通信システムにおいて、原則として、固定的な閾値を用いた帯域制限が行われながら、例外的に、優先度を考慮した優先制御が行われる。
具体的には、図１０に示すように、通信システム３０１では、各メモリカード３０５が例えば５個のデバイス３０６（３０６－１～３０６－５）を有する。図１０は、第４の実施形態における通信システム３０１の構成及び動作を示す図である。コントローラ３０４には、通信路８を介して、５個のデバイス３０６－１～３０６－５がリング接続されている。通信フレームＦＲには、４個のパケットＰＫ－１～ＰＫ－４が含まれている（図３参照）。リング接続されるデバイスの数（５個）は、通信フレームＦＲに含まれるパケットの個数（４個）より多くなっている。
各デバイス３０６は、単位時間あたりに送信するデータ量に帯域制限がかけられる。各デバイス３０６には、単位時間当たりの送信量に対する閾値Ａｔｈが予め設定されている。各デバイス３０６は、所定の周期ごとに、単位時間当たりの送信量をモニターする。各デバイス３０６は、モニターされた時間平均の送信量Ａ６を閾値Ａｔｈと比較する。
各デバイス３０６は、時間平均の送信量Ａ６が閾値Ａｔｈ以下であれば、送信権が与えられ、所定の情報をパケットＰＫに挿入できる。
各デバイス３０６は、時間平均の送信量Ａ６が閾値Ａｔｈを超えていれば、原則として、送信権が与えられない。各デバイス３０６は、通信フレームＦＲ内に自デバイスの送りたい情報の優先度より低い優先度を有するパケットが存在するか確認する。各デバイス３０６は、自デバイスの送りたい情報の優先度より低い優先度を有するパケットが存在すれば、例外的に、送信権が与えられる。これに応じて、各デバイス３０６は、低い優先度を有するパケットを、自デバイスの送りたい情報がペイロードに格納されその優先度がヘッダに格納されたパケットに置換する。すなわち、各デバイス３０６は、そのパケットＰＫのヘッダＨ及びペイロードＰを抜き出してそのまま保持する。それとともに、各デバイス３０６は、そのパケットＰＫのヘッダＨに優先度を示す情報を含め、そのパケットＰＫのペイロードＰに自デバイスの送りたい情報を含めて通信フレームＦＲを更新し、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
例えば、図１０に示すユースケースが考えられる。通信システム３０１において、コントローラ３０４、デバイス３０６－１、デバイス３０６－２、デバイス３０６－３、デバイス３０６－４、デバイス３０６－５の識別情報を、それぞれ、ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３，ＩＤ４，ＩＤ５とする。各デバイス３０６－１～３０６－５には、単位時間当たりの送信量に対する閾値として２０［％］が予め設定されている。コントローラ３０４は、４個のパケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－３，ＰＫ－４のヘッダＨが送信先の識別情報ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３，ＩＤ４を含みペイロードＰがデバイス３０６に送りたい情報を含む通信フレームＦＲを作成する。コントローラ３０４は、作成された通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス３０６－１は、コントローラ３０４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス３０６－１は、確認の結果、パケットＰＫ－１の送信先が自デバイス（ＩＤ１）であることを認識し、パケットＰＫ－１から情報を抜き出す。また、デバイス３０６－１は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１７［％］を得る。デバイス３０６－１は、モニター値１７［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１７［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス３０６－１は、コントローラ３０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－１のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ１）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス３０６－１は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス３０６－２は、デバイス３０６－１から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス３０６－２は、確認の結果、パケットＰＫ－２の送信先が自デバイス（ＩＤ２）であることを認識し、パケットＰＫ－２から情報を抜き出す。また、デバイス３０６－２は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１９［％］を得る。デバイス３０６－２は、モニター値１９［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１９［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス３０６－２は、コントローラ３０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－２のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ２）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス３０６－２は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス３０６－３は、デバイス３０６－２から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス３０６－３は、確認の結果、パケットＰＫ－３の送信先が自デバイス（ＩＤ３）であることを認識し、パケットＰＫ－３から情報を抜き出す。また、デバイス３０６－３は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１９［％］を得る。デバイス３０６－３は、モニター値１９［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１９［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス３０６－３は、コントローラ３０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－３のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ３）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス３０６－３は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス３０６－４は、デバイス３０６－３から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス３０６－４は、確認の結果、パケットＰＫ－４の送信先が自デバイス（ＩＤ４）であることを認識し、パケットＰＫ－４から情報を抜き出す。また、デバイス３０６－４は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１７［％］を得る。デバイス３０６－４は、モニター値１７［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１７［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス３０６－４は、コントローラ３０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－４のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ４）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス３０６－４は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス３０６－５は、デバイス３０６－４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス３０６－５は、確認の結果、通信フレームＦＲ内に送信先が自デバイス（ＩＤ５）であるパケットが存在せず、通信フレームＦＲ内にヌルパケットが存在しないことを認識する。また、デバイス３０６－５は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値２８［％］を得る。デバイス３０６－５は、モニター値２８［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値２８［％］が閾値２０［％］を超えているので、原則として、送信権が与えられないと判断する。
デバイス３０６－５は、コントローラ３０４へ送りたい情報がある場合、通信フレームＦＲ内に低い優先度を有するパケットが存在するか確認する。デバイス３０６－５は、確認の結果、自デバイスが送りたい情報の優先度ＰＲ２よりパケットＰＫ－１～ＰＫ－４の優先度ＰＲ１が低いので、例外的に、送信権が与えられる。これに応じて、デバイス３０６－５は、パケットＰＫ－１のヘッダＨ及びペイロードＰの情報ＩＮＦを抜き出してそのまま保持する。情報ＩＮＦにおけるヘッダＨは、送信先がコントローラ３０４（ＩＤ０）であることを示す情報、送信元がデバイス３０６－１（ＩＤ１）であることを示す情報、優先度ＰＲ１を示す情報を含む。情報ＩＮＦにおけるペイロードＰは、デバイス３０６－１がコントローラ３０４に送りたい情報を含む。
それとともに、デバイス３０６－５は、パケットＰＫ－１のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ５）に書き換え、パケットＰＫ－１のヘッダＨに優先度ＰＲ２を示す情報を含め、そのパケットＰＫのペイロードＰに自デバイスの送りたい情報を含めて通信フレームＦＲを更新し、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
コントローラ３０４は、デバイス３０６－５から通信路８を介して更新後の通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。コントローラ３０４は、確認の結果に応じて、通信フレームＦＲに含まれた各パケットＰＫ－１～ＰＫ－４に対して所定の受信処理を行い、各パケットＰＫ－１～ＰＫ－４のペイロードＰに含まれた情報を取り出して所定の処理を行う。
これ以降、図２に示す動作と図９に示す動作とを組み合わせた動作が行われる。
以上のように、第４の実施形態では、通信システム３０１において、原則として、固定的な閾値を用いた帯域制限が行われながら、例外的に、優先度を考慮した優先制御が行われる。これにより、各デバイス３０６の送信権を時間平均で均等に保証できるとともに、優先度の高い情報に対して、帯域を保証できる。この結果、通信システム３０１におけるパケット転送を適切化できる。
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態にかかる通信システム４０１について説明する。以下では、第１の実施形態～第４の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第５の実施形態では、第２の実施形態と第３の実施形態とが組み合わされる。通信システムにおいて、原則として、動的な閾値を用いた帯域制限が行われながら、例外的に、優先度を考慮した優先制御が行われる。
具体的には、図１１に示すように、通信システム４０１では、各メモリカード４０５が例えば５個のデバイス４０６（４０６－１～４０６－５）を有する。図１１は、第５の実施形態における通信システム４０１の構成及び動作を示す図である。コントローラ４０４には、通信路８を介して、５個のデバイス４０６－１～４０６－５がリング接続されている。通信フレームＦＲには、４個のパケットＰＫ－１～ＰＫ－４が含まれている（図３参照）。リング接続されるデバイスの数（５個）は、通信フレームＦＲに含まれるパケットの個数（４個）より多くなっている。
各デバイス４０６は、単位時間あたりに送信するデータ量に帯域制限がかけられる。コントローラ４０４は、各パケットＰＫのヘッダＨが閾値を示す情報を含むような通信フレームＦＲを作成して通信路８へ送信する。各デバイス４０６は、受信した通信フレームＦＲに含まれるパケットＰＫにおけるヘッダＨに格納された情報に応じて、閾値Ａｔｈを取得する。
各デバイス４０６は、所定の周期ごとに、単位時間当たりの送信量をモニターする。各デバイス４０６は、モニターされた時間平均の送信量Ａ６を閾値Ａｔｈと比較する。
各デバイス４０６は、時間平均の送信量Ａ６が閾値Ａｔｈ以下であれば、送信権が与えられ、所定の情報をパケットＰＫに挿入できる。
各デバイス４０６は、時間平均の送信量Ａ６が閾値Ａｔｈを超えていれば、原則として、送信権が与えられない。各デバイス４０６は、通信フレームＦＲ内に自デバイスの送りたい情報の優先度より低い優先度を有するパケットが存在するか確認する。各デバイス４０６は、自デバイスの送りたい情報の優先度より低い優先度を有するパケットが存在すれば、例外的に、送信権が与えられる。これに応じて、各デバイス４０６は、低い優先度を有するパケットを、自デバイスの送りたい情報がペイロードに格納されその優先度がヘッダに格納されたパケットに置換する。すなわち、各デバイス４０６は、そのパケットＰＫのヘッダＨ及びペイロードＰを抜き出してそのまま保持する。それとともに、各デバイス４０６は、そのパケットＰＫのヘッダＨに優先度を示す情報を含め、そのパケットＰＫのペイロードＰに自デバイスの送りたい情報を含めて通信フレームＦＲを更新し、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
例えば、図１１に示すユースケースが考えられる。通信システム４０１において、コントローラ４０４、デバイス４０６－１、デバイス４０６－２、デバイス４０６－３、デバイス４０６－４、デバイス４０６－５の識別情報を、それぞれ、ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３，ＩＤ４，ＩＤ５とする。各デバイス４０６－１～４０６－５には、単位時間当たりの送信量に対する閾値として２０［％］が予め設定されている。コントローラ３０４は、４個のパケットＰＫ－１，ＰＫ－２，ＰＫ－３，ＰＫ－４のヘッダＨが送信先の識別情報ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３，ＩＤ４を含みペイロードＰがデバイス４０６に送りたい情報を含む通信フレームＦＲを作成する。コントローラ４０４は、作成された通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス４０６－１は、コントローラ４０４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス４０６－１は、確認の結果、閾値２０［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス４０６－１は、確認の結果、パケットＰＫ－１の送信先が自デバイス（ＩＤ１）であることを認識し、パケットＰＫ－１から情報を抜き出す。また、デバイス４０６－１は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１７［％］を得る。デバイス４０６－１は、モニター値１７［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１７［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス４０６－１は、コントローラ４０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－１のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ１）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス４０６－１は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス４０６－２は、デバイス３０６－１から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス４０６－２は、確認の結果、閾値２０［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス４０６－２は、確認の結果、パケットＰＫ－２の送信先が自デバイス（ＩＤ２）であることを認識し、パケットＰＫ－２から情報を抜き出す。また、デバイス４０６－２は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１９［％］を得る。デバイス３０６－２は、モニター値１９［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１９［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス４０６－２は、コントローラ４０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－２のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ２）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス４０６－２は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス４０６－３は、デバイス４０６－２から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス４０６－３は、確認の結果、閾値２０［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス４０６－３は、確認の結果、パケットＰＫ－３の送信先が自デバイス（ＩＤ３）であることを認識し、パケットＰＫ－３から情報を抜き出す。また、デバイス４０６－３は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１９［％］を得る。デバイス３０６－３は、モニター値１９［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１９［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス４０６－３は、コントローラ４０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－３のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ３）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス４０６－３は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス４０６－４は、デバイス４０６－３から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス４０６－４は、確認の結果、閾値２０［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス４０６－４は、確認の結果、パケットＰＫ－４の送信先が自デバイス（ＩＤ４）であることを認識し、パケットＰＫ－４から情報を抜き出す。また、デバイス４０６－４は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値１７［％］を得る。デバイス３０６－４は、モニター値１７［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値１７［％］が閾値２０［％］以下であるので、送信権が与えられたと判断する。送信権が与えられたので、デバイス４０６－４は、コントローラ４０４へ送りたい情報がある場合、パケットＰＫ－４のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ４）に書き換え、ペイロードＰにその送りたい情報を含めて、通信フレームＦＲを更新する。デバイス４０６－４は、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
デバイス４０６－５は、デバイス３０６－４から通信路８を介して通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。デバイス４０６－５は、確認の結果、閾値２０［％］の情報を取得する。それとともに、デバイス４０６－５は、確認の結果、通信フレームＦＲ内に送信先が自デバイス（ＩＤ５）であるパケットが存在せず、通信フレームＦＲ内にヌルパケットが存在しないことを認識する。また、デバイス４０６－５は、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニター値２８［％］を得る。デバイス３０６－５は、モニター値２８［％］を閾値２０［％］と比較し、モニター値２８［％］が閾値２０［％］を超えているので、原則として、送信権が与えられないと判断する。
デバイス４０６－５は、コントローラ４０４へ送りたい情報がある場合、通信フレームＦＲ内に低い優先度を有するパケットが存在するか確認する。デバイス４０６－５は、確認の結果、自デバイスが送りたい情報の優先度ＰＲ２よりパケットＰＫ－１～ＰＫ－４の優先度ＰＲ１が低いので、例外的に、送信権が与えられる。これに応じて、デバイス４０６－５は、パケットＰＫ－１のヘッダＨ及びペイロードＰの情報ＩＮＦを抜き出してそのまま保持する。情報ＩＮＦにおけるヘッダＨは、送信先がコントローラ４０４（ＩＤ０）であることを示す情報、送信元がデバイス４０６－１（ＩＤ１）であることを示す情報、優先度ＰＲ１を示す情報を含む。情報ＩＮＦにおけるペイロードＰは、デバイス４０６－１がコントローラ４０４に送りたい情報を含む。
それとともに、デバイス４０６－５は、パケットＰＫ－１のヘッダＨの送信先をＩＤ０に送信元を自デバイス（ＩＤ５）に書き換え、パケットＰＫ－１のヘッダＨに優先度ＰＲ２を示す情報を含め、そのパケットＰＫのペイロードＰに自デバイスの送りたい情報を含めて通信フレームＦＲを更新し、更新後の通信フレームＦＲを通信路８へ送信する。
コントローラ４０４は、デバイス４０６－５から通信路８を介して更新後の通信フレームＦＲを受信すると、受信した通信フレームＦＲに含まれる各パケットＰＫのヘッダＨを確認する。コントローラ４０４は、確認の結果に応じて、通信フレームＦＲに含まれた各パケットＰＫ－１～ＰＫ－４に対して所定の受信処理を行い、各パケットＰＫ－１～ＰＫ－４のペイロードＰに含まれた情報を取り出して所定の処理を行う。
これ以降、図６に示す動作と図９に示す動作とを組み合わせた動作が行われる。
以上のように、第５の実施形態では、通信システム４０１において、原則として、動的な閾値を用いた帯域制限が行われながら、例外的に、優先度を考慮した優先制御が行われる。これにより、各デバイス４０６の送信権を時間平均で均等に保証できるとともに、優先度の高い情報に対して、帯域を保証できる。この結果、通信システム４０１におけるパケット転送を適切化できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１，１０１，２０１，３０１，４０１ 通信システム、４，１０４，２０４，３０４，４０４ コントローラ、６，６－１～６－５，１０６，１０６－１～１０６－５，２０６，２０６－１～２０６－５，３０６，３０６－１～３０６－５，４０６，４０６－１～４０６－５ デバイス、８ 通信路。

Claims (9)

  1. コントローラと、
    複数のデバイスと、
    前記コントローラ及び前記複数のデバイスがリング状に接続され、差動シリアル信号のパケットを伝送可能である通信路と、
    を備え、
    前記通信路で時間的に連続して伝送されるパケットであり前記デバイスの通信能力と前記通信路の通信容量とに応じて決まる個数のパケットは、通信フレームとしてグループ化され、
    前記デバイスは、単位時間当たりの送信量をモニターし、モニターされた量が閾値を超える場合、受信した通信フレームに含まれるパケットに対するデータの挿入が不可であり、モニターされた量が前記閾値以下である場合、受信した通信フレームに含まれるパケットに対するデータの挿入が可能である
    通信システム。
  2. 前記閾値は、前記デバイスにあらかじめ設定されている
    請求項１に記載の通信システム。
  3. 前記パケットは、前記閾値を示す情報が格納されたヘッダとペイロードとを有し、
    前記デバイスは、受信した通信フレームに含まれるパケットにおけるヘッダに格納された情報に応じて、前記閾値を取得する
    請求項１に記載の通信システム。
  4. 前記パケットは、ヘッダとペイロードとを有し、
    前記デバイスは、受信した通信フレームに含まれるパケットにおけるペイロードに格納された第１の情報の第１の優先度を示す情報がヘッダに格納されている場合、送信すべき第２の情報の第２の優先度が前記第１の優先度より高いことに応じて、受信した通信フレームに含まれるパケットを、前記第２の優先度がヘッダに格納され前記第２の情報がペイロードに格納されたパケットに置換する
    請求項１に記載の通信システム。
  5. コントローラと、
    複数のデバイスと、
    前記コントローラ及び前記複数のデバイスがリング状に接続され、差動シリアル信号のパケットを伝送可能である通信路と、
    を備え、
    前記通信路で時間的に連続して伝送されるパケットであり前記デバイスの通信能力と前記通信路の通信容量とに応じて決まる個数のパケットは、通信フレームとしてグループ化され、
    前記パケットは、ヘッダとペイロードとを有し、
    前記デバイスは、受信した通信フレームに含まれるパケットにおけるペイロードに格納された第１の情報の第１の優先度を示す情報がヘッダに格納されている場合、送信すべき第２の情報の第２の優先度が前記第１の優先度より高いことに応じて、受信した通信フレームに含まれるパケットを、前記第２の優先度がヘッダに格納され前記第２の情報がペイロードに格納されたパケットに置換する
    通信システム。
  6. コントローラ及び複数のデバイスがリング状に接続され、差動シリアル信号のパケットを伝送可能である通信路が接続可能である通信インターフェース回路と、
    単位時間当たりの送信量をモニターするモニター部と、
    を備え、
    前記通信路で時間的に連続して伝送されるパケットであり前記デバイスの通信能力と前記通信路の通信容量とに応じて決まる個数のパケットは、通信フレームとしてグループ化され、
    前記通信インターフェース回路は、前記モニター部でモニターされた量が閾値を超える場合、受信した通信フレームに含まれるパケットに対するデータの挿入が不可であり、前記モニター部でモニターされた量が前記閾値以下である場合、受信した通信フレームに含まれるパケットに対するデータの挿入が可能である
    デバイス。
  7. コントローラ及び複数のデバイスがリング状に接続され、差動シリアル信号のパケットを伝送可能である通信路が接続可能である通信インターフェース回路を備え、
    前記通信路で時間的に連続して伝送されるパケットであり前記デバイスの通信能力と前記通信路の通信容量とに応じて決まる個数のパケットは、通信フレームとしてグループ化され、
    前記通信インターフェース回路は、受信した通信フレームに含まれるパケットにおけるペイロードに格納された第１の情報の第１の優先度を示す情報がヘッダに格納されている場合、送信すべき第２の情報の第２の優先度が前記第１の優先度より高いことに応じて、受信した通信フレームに含まれるパケットを、前記第２の優先度がヘッダに格納され前記第２の情報がペイロードに格納されたパケットに置換する
    デバイス。
  8. コントローラと複数のデバイスと前記コントローラ及び前記複数のデバイスがリング状に接続され差動シリアル信号のパケットを伝送可能である通信路とを有する通信システムにおける前記コントローラが、固定データ長を有するパケットを前記通信路へ送出することと、
    前記デバイスが、単位時間当たりの送信量をモニターすることと、
    前記デバイスが、前記モニターされた量が閾値を超える場合、前記通信路で時間的に連続して伝送されるパケットであり前記デバイスの通信能力と前記通信路の通信容量とに応じて決まる個数のパケットがグループ化された通信フレームに含まれるパケットに対してデータを挿入しないことと、
    前記デバイスが、前記モニターされた量が前記閾値以下である場合、受信した通信フレームに含まれるパケットに対してデータを挿入することと、
    を含む通信方法。
  9. コントローラと複数のデバイスと前記コントローラ及び前記複数のデバイスがリング状に接続され差動シリアル信号のパケットを伝送可能である通信路とを有する通信システムにおける前記コントローラが、固定データ長を有するパケットを前記通信路へ送出することと、
    前記デバイスが、前記通信路で時間的に連続して伝送されるパケットであり前記デバイスの通信能力と前記通信路の通信容量とに応じて決まる個数のパケットがグループ化された通信フレームに含まれるパケットにおけるペイロードに格納された第１の情報の第１の優先度を示す情報がヘッダに格納されている場合、送信すべき第２の情報の第２の優先度が前記第１の優先度より高いことに応じて、受信した通信フレームに含まれるパケットを、前記第２の優先度がヘッダに格納され前記第２の情報がペイロードに格納されたパケットに置換することと、
    を含む通信方法。
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